新型对流式转化炉具有不向外输出蒸汽，提高能源利用率的特点。本文以对流式甲烷水蒸气重整转化炉为研究对象，首先采用COMSOL数值模拟软件对传统辐射式转化炉甲烷水蒸气重整反应过程进行稳态数值模拟，并与实际工况进行对比，验证了模型和结果的正确性。在此基础上，以新型对流式转化炉甲烷水蒸气重整反应过程为研究对象进行热态稳态数值模拟，对新型对流式转化炉管的供热方式和结构参数进行了优化，并搭建热模实验装置，研究工艺参数对新型对流式转化炉管内重整反应过程的影响规律。研究结果表明:1）在传统转化炉供热方式情况下，新型对流式转化炉CH4的转化率较传统转化炉提高6.74％，反应物出口温度降低78℃，具有一定的节能效果。2）在变壁温条件下，新型对流式转化炉在与辐射式转化炉获得相近CH4转化率的同时，出口温度较辐射式转化炉降低130℃。3）以转化气出口温度为节能效果的评价指标，对对流式转化炉内外管直径比、内管壁厚及内管插入深度等主要结构参数进行结构优化，最佳结构参数为:直径比为5，内管壁厚为2mm，内管插入深度为10mm。4）热态实验研究表明，提高气体入口温度和壁面加热温度都会提高CH4转化率和气体出口温度，但温度的升幅不大。提高水碳比会增加CH4转化率，但会降低气体出口温度。